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精密压力表计量比对及En值评判

作时间:2019-07-11  来源:河南省商丘市质量技术监督检验测试中心  作者:阮李英 王娟 梁力平
   

 摘 要 依据 JJG 49-2013《弹性元件式精密压力表和真空表》规程和 JJF 1117-2010《计量比对》国家计量技术规范,由河南省计量院为主导实验室组织制订了 0.4 级精密压力表量值比对工作。计量比对的测量结果与其不确定度的一致性采用 En 值进行评判,并对比对中存在问题进行了分析探究,对下一步开展检定工作具有很好的指导作用。mON压力变送器_差压变送器_液位变送器_温度变送器

 
引言
0.4 级精密压力表广泛使用在锅炉、医用高压灭菌器、高压锅压力等设备的安全防护中,被列为国家强检计量器具,其计量准确性就显得尤为重要。通过河南省全省内计量比对,能够考察该地区各法定技术机构开展 0.4 级精密压力表检定情况和人员能力,确保量值溯源的准确可靠。在比对中,通过对量值选定、实施方案讨论、传递标准的测量不确定度评定、数据处理与上报、比对总结报告等一系列技术活动,对参比实验室计量标准、环境条件、人员水平、管理能力、检测方法、数据处理等各种影响因素都有了进一步认识和提高。
 
1 计量比对基本信息
此次比对由主导试验室河南省计量科学研究院酝酿实施方案,全省 21 家技术机构参加了比对准备会议,讨论并一致通过了比对实施的基本信息,见表 1。
 
2 传递标准的稳定性分析
由主导实验室开展前期实验,用 0.02 级活塞式压力计标准装置对传递标准连续 4 个月每月一次进行示值误差的稳定性试验;每次试验值与上次试验值的非常大差值均不超过传递标准非常大允许误差的1/2,即≤ 0.032 MPa,传递标准稳定性考核合格。在比对实验过半和结束时,再由主导实验室对传递标准做一次核查性的测量,确认核查合格后,比对的现场测量工作才算完成。
比对实施的基本信息
比对前、比对中及比对后稳定性试验数据见表2。 稳定性的标准不确定度取均匀分布,按式(1)计算,Δ 取非常大值。
20190711091241.jpg
稳定性试验数据
 
3 比对过程情况分析
本次比对的进程非常顺利,在比对过程中没有发生传递标准损坏、延误时间等情况,大部分实验室在比对点上的 En 值在合理范围内。下面对在比对过程中暴露出的问题进行探究分析。
传递标准稳定性的扩展不确定度
3.1 比对结果分析
3.1.1 比对结果判定
本次比对,参比实验室的测量结果与其不确定度的一致性用归一化偏差 En 按式(3)进行评判
QQ截图20190711091431.jpg
式中:Yji —— 第 j 个实验室上报的第 i 个测量点上的测量结果;一般情况 k = 2;
 Yri —— 比对实验第 i 个测量点的参考值;
 ui ——第 i 个测量点上的标准不确定度
20190711091454.jpg
式中:uri —— 第 i 个测量点上参考值的标准不确
定度;
 uji —— 第 j 个实验室在第 i 个测量点上测量
结果的标准不确定度;
 uei —— 传递标准在第 i 个测量点上在比对期
间的不稳定性对测量结果的影响能力评价:|En| ≤ 1,为比对结果满意,|En|>1,为比对结果不满意。
 
由以上可知,En 表示的是差值(测量结果与参考值)与标准不确定度(参比、主导实验室、传递标准稳定性)的平方和根之比。En 值表明的是参比实验室测量结果是否在参考值的特定测量不确定度中,而不是是否非常接近参考值。比对结果接近参考值,En 值不一定就小;测量不确定度大小不同的实验室,可能具有相似的 En 值。
 
3.1.2 比对点 En 值分析
R 实验室和 K 实验室汇总数据及 En 值见表 4。
R 实验室和 K 实验室汇总数据及 En 值
R 实验室 4 MPa 比对点 En 值为 -1.18,K 实验室 12 MPa 比对点 En 值为 -1.27,|En|>1,比对结果超出合理的预期,R、K 两实验室应在 4 MPa、12 MPa比对点上,从所使用的计量标准、环境条件、人员操作、管理能力、检测方法、数据处理等方面查找分析原因。由于参比实验室建立的多是社会公用计量标准,承担着所在地区压力量值传递的社会任务,某一个比对点的数据不满意即意味着该地区在这个比对点压力量值准确性的失控,因此必须采取整改措施,确保压力量值的准确可靠。
 
3.2 测量方法问题
比对方法要求每个比对点共进行 3 个升降压循环共 6 次测量,L 实验室比对原始记录上显示 16 MPa 比对点未进行降压测量,只记录了 3 次升压测量的数据,说明对规程 JJG 49-2013 理解不够,工作不够严谨。
 
3.3 数据修约问题
根据本次比对所依据的 JJG 49-2013 规程的要求,传递标准计数时应估读至精密压力表非常小分度值的 1/10 即 0.01 MPa,因此计算平均值时也应该将数据修约至小数点后第二位,21 个参比实验室中有10 个 实 验 室(C、D、F、H、I、J、Q、R、S、N)正确地进行了数据修约,体现出较好的数据处理能
力,其他实验室大多将数据修约至小数点后第三位 ,个别实验室甚至修约到小数点后第四位。见表 5。
部分比对实验室汇总数据及 En 值表
3.4 标准装置问题
各实验室的标准装置大都处于完好状态,但 G实验室标准考核证书中的 60 MPa 活塞式压力计在比对前损坏,因此参加比对所用的标准器与计量标准考核证书中的标准器不一致,而结果满意。在比对测量能力上没有问题,后续需要做标准器的变更申请,取得授权认可。
 
3.5 测量结果的不确定度评定问题
各参比实验室上报的不确定度评定报告存在的问题较多,主要集中在以下几个方面。
1)只对 1 个比对点进行不确定度分析,如 N 实验室只在 4 MPa 比对点进行了分析,其余比对点未进行任何分析而直接使用 4 MPa 比对点的评定结果,这种不确定度评定方法明显不够合理。
2)按照不确定度评定的有关要求,测量结果的扩展不确定度应小于被测对象非常大允许误差绝对值的 1/3,否则意味着该测量结果不可靠。本次比对的传递标准为 0.4 级 0 ~ 16 MPa 的精密压力表(还有一种是0.05级精密数字压力表),其非常大允许误差绝对值的 1/3 为 0.021 MPa,因此参比实验室上报的扩展不确定度应小于 0.021 MPa。但是从比对数据汇总表中可以看出,F、I 实验室所有比对点的扩展不确定度分别为 0.044 MPa 和 0.04 MPa,K实验室 4 MPa 比对点的扩展不确定度均为 0.024 MPa,16 MPa 比对点的扩展不确定度为 0.046 MPa,上述评定结果不符合要求。
3)对不确定度分量的分析存在重复评定的现象。例如,比对方案要求重复性与分辨力需根据分析结果哪个分量大取哪个,但是仍有部分实验室将两者同时计入评定结果。
4)个别实验室以引用误差计算活塞式压力计的非常大允许误差,正确方法应该用相对误差。
5)根据不确定度评定的有关规定,扩展不确定度应为 1 ~ 2 位有效数字,部分实验室上报的扩展不确定度有效数字为三位。
4 结语
本次比对,通过 En 值归一化偏差的判定对本次全省 21 个参比实验室的检测能力进行评判,绝大部分参比实验室的标准装置是正常的、可靠的,保证了全省压力社会计量标准在质控范围内,确保了各参比实验室精密压力表检定能力保持在良好的水平。对比对结果不理想的实验室提出整改要求,大大提升了全省压力表计量实验室的检定能力。
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